基于光学超晶格(Optical Superlattice)的激光二极管(LD)泵浦小型全固态激光器是目前激光领域的热门课题之一，因其具有效率高、设计灵活、结构紧凑、输出稳定、寿命长等优点。本论文研究了新型的超晶格基质材料化学计量比钽酸锂(StoichiometricLiTaO3)晶体的光学性质以及极化特性，在此基础之上，用化学计量比钽酸锂超晶格作为激光频率转换器件，得到了红、绿、蓝单色以及红绿蓝三基色即准白光输出，并且研制成功相应的激光器样机。主要内容如下： 1、相比于传统的同成份钽酸锂晶体([Li]/[Ta]=48.6/51.4)，化学计量比晶体内部本征缺陷大大减少，[Li]/[Ta]接近于1：1，从来带来了晶体光学性能的提高以及极化特性的不同。我们比较测量了不同锂钽比例晶体的矫顽场、紫外吸收边、红外吸收峰等数据，得到了晶体光学性质随锂钽比例的变化趋势，并且研究了化学计量比晶体的极化特性，成功制备了厚度大子1mm、不同周期、极化均匀的光学超晶格。 2、成功制备了周期14 μm左右、厚度大于1mm、周期极化的化学计量比钽酸锂(PPSLT)超晶格，并用来对LD泵浦Nd：YVO4/Nd：YAG激光器的1.3μm这一谱线进行倍频，分别得到了1.4W的671nm和2.4W的660nm稳定基模红光输出，倍频效率接近50％。 3、使用周期7.8 μ m的PPSLT作为LD泵浦掺Nd3+-1064nm激光器的倍频晶体，研究了PPSLT晶体在腔内倍频和腔外单通倍频过程中的特性，并且得到了3W的准连续和500mW的连续532nm绿光输出。 4、两段级联一阶周期结构可以利用最大的有效非线性系数来实现高效的三倍频输出。我们使用LD泵浦Nd：YVO4-1342nm激光器作为基波源，两段周期结构的钽酸锂超晶格作为三倍频晶体，实现了153mW的447nm蓝光输出；另外，为了补偿结构设计带来的误差进一步提高三倍频效率，我们引入了多通道的结构设计思想，并成功制备了周期14.08和4.6μm的多通道双结构化学计量比钽酸锂超晶格来作为变频晶体，对LD泵浦Nd：YAG-1319nm激光器进行三倍频，获得了466mW的440nm高功率蓝光输出，三倍频效率为8.6％，在此功率水平下输出稳定、模式良好、无光折变现象产生，说明化学计量比钽酸锂晶体适合高功率短波长激光运作。 5、提出了间歇振荡双波长激光器的概念，即用一个特殊设计的Y型激光谐振腔，两个腔臂各有一个Q开关但是共享一块激光增益介质(如Nd：YAG晶体)，1.3和1.06 μ m两条谱线通过控制两个Q开关的开关延时分开振荡并可调节两者之间的能量比例，从而避免了双波长激光输出因共享上能级而带来的增益竞争问题。研究了该Nd：YAG间歇振荡双波长激光器的特性，在此基础上用一块多通道级联结构的钽酸锂超晶格作为变频晶体，对1319nm谱线同时实现倍频三倍频得到红蓝输出，对1064nm倍频得到绿光输出，通过选择合适的通道、匹配温度以及延迟时间来控制红绿蓝三色光比例，得到了稳定的白光输出，输出功率达到1瓦。这一工作实现了用一块激光晶体、一块光学超品格来实现稳定的瓦级自光输出，属于国际首创。